CN111736625B - 一种基于主被动复合导引的无人机抗诱饵航迹控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于主被动复合导引的无人机抗诱饵航迹控制方法，当无人机爬升到指定飞行高度，进入到航迹跟踪控制阶段；通过卫星导航/惯性导航/航程推算或者组合导航的方式进行距离估算，当距离小于无人机被动导引装置探测和跟踪的作用距离，进入到被动搜索阶段；当无人机被动雷达导引头截获并跟踪到目标或诱饵后，进入到被动导引跟踪阶段；当无人机距离目标阵地中心点T的距离小于无人机主动雷达识别和跟踪的作用距离范围内时，无人机进入到斜视飞行主动搜索阶段；当无人机识别目标为真实目标后，无人机转入正视攻击阶段，根据主被动复合导引信息，判断无人机是否满足俯冲攻击条件，如果满足则无人机快速转入俯冲，实施对目标的打击。
Description
技术领域
本发明属于无人机航迹控制领域，尤其涉及主被动复合导引的无人机抗诱饵航迹控制方法。
背景技术
现代先进的防空系统雷达普遍配置有源诱饵以对抗反辐射攻击，传统侦查及攻击型无人机容易被诱饵目标所诱偏，极大降低其作战效能，尤其针对精确制导的攻击型无人机，一旦被诱偏，则发挥不出对目标的摧毁能力。对目标的抗诱饵问题已经成为制约无人机进行侦查、打击的重要问题。
现有的无人机抗诱饵手段，主要通过主被动复合等多模导引技术，在复杂的电磁环境下提高对雷达目标与诱饵的辨识能力，但是对无人机在主被动复合导引的抗诱饵航迹控制研究较少，对于如何设计出基于主被动复合导引飞行过程中的航迹控制方法、提高复杂电磁环境中的制导精度，是无人机抗诱饵和精确制导要解决的重要问题。
发明内容
要解决的技术问题
本发明为了解决无人机在主被动复合导引过程中进行航迹控制实现抗诱饵的问题，提出一种基于主被动复合导引的无人机抗诱饵航迹控制方法，该方法可以根据无人机的主被动复合导引体制，设计出无人机抗诱饵航迹飞行方案。
技术方案
一种基于主被动复合导引的无人机抗诱饵航迹控制方法，其特征在于步骤如下：
步骤1：无人机在发射前，根据飞行任务进行任务规划，装订目标区域和目标雷达相关参数；
步骤2：无人机在发射后，爬升到指定飞行高度，此时无人机进入到航迹跟踪控制阶段；无人机根据任务规划装订的目标区域信息，选择离目标区域最近的点进行最短路径规划，通过卫星导航/惯性导航/航程推算或者组合导航的方式进行航迹跟踪控制，朝着目标区域方向飞行，使无人机以最省油最快的方式到达目标区域；
步骤3：当无人机距离目标区域越来越近时，通过卫星导航/惯性导航/航程推算或者组合导航的方式进行距离估算，当距离小于无人机被动导引装置探测和跟踪的作用距离，无人机进入到被动搜索阶段；无人机被动雷达导引头开启搜索工作模式，进行电磁环境侦收，获取战场内有威胁辐射源参数信息，使无人机被动雷达导引头搜索目标，并引导无人机飞向目标区域；
步骤4：当无人机被动雷达导引头截获并跟踪到目标或诱饵后，进入到被动导引跟踪阶段；无人机把跟踪到的目标或诱饵视为目标阵地中心点T，被动雷达导引头测量输出导引信息，从其测量的方位角信息可以判断无人机与目标阵地中心的相对方位关系，无人机利用被动导引信息进行目标导引，利用方位信息进行航向控制，调整机头在对准目标阵地中心方向，航向通道采用直接导引方式，保证无人机能够快速接近目标阵地中心；
步骤5：当无人机距离目标阵地中心点T的距离小于无人机主动雷达识别和跟踪的作用距离范围内时，即R<10Km时无人机进入到斜视飞行主动搜索阶段；无人机主动雷达，进行前斜视扫描SAR成像，获取大范围的中等精度SAR图像，从较为复杂的背景中区分雷达阵地与环境，无人机调整机头方向，在对准目标阵地中心方向添加一个斜视角度10°，保证无人机在快速接近目标阵地的飞行过程中满足斜视目标角度>10°的条件，为主动雷达搜索和识别目标创造有利条件，主动雷达进行前斜视扫描SAR成像，获取大范围的中等精度SAR图像，从较为复杂的背景中区分雷达阵地与环境；
步骤6：无人机被动雷达通过超分辨测向分辨出雷达和诱饵，引导主动进行前斜视聚束SAR成像，获取小范围的高精度SAR图像，进行目标识别；主被动信息融合从目标阵地中选择高价值目标；当无人机距离目标3km时，无人机被动雷达进行超分辨测角，无人机主动雷达进行单脉冲跟踪，最终通过主被动融合跟踪目标；所述的高价值目标：如果仅发现一个目标则选择该目标，如果发现多个目标，则按照任务规划时加载的目标价值特征，从多个目标中选择价值最高的一个目标；
步骤7：当无人机识别目标为真实目标后，无人机转入正视攻击阶段，根据主被动复合导引信息，判断无人机是否满足俯冲攻击条件，如果满足则无人机快速转入俯冲，实施对目标的打击；如果在攻击过程中，主被动复合导引识别到该目标为诱饵且满足拉起条件，则无人机拉起转入步骤6，否则，无人机继续对该目标进行攻击。
步骤2中所述的无人机飞行高度为2000m。
步骤3中即无人机距离目标区域最近点50km左右时，无人机进入到被动搜索阶段。
所述的步骤4中，直接导引律形式为ψc＝KcΔσ，其中ψc为无人机侧向控制指令，Kc为侧向导引系数，Δσ为无人机被动导引头侧向视线角。
有益效果
本发明提出的一种基于主被动复合导引的无人机抗诱饵航迹控制方法，有益效果包括：
(1)基于主被动复合导引方式，提出了无人机在导引过程中进行斜视飞行控制方法，该方法能够满足主动导引对无人机斜视飞行的需求，提高主被动复合导引中抗诱饵的能力。
(2)在无人机主被动复合导引过程中，无人机可根据多次的主被动复合导引信息，对目标及诱饵进行分辨和识别，提高抗诱饵的可靠性。
附图说明
图1为本发明提出的一种基于主被动复合导引的无人机抗诱饵航迹控制方法流程框图。
图2为本发明实施例建立的无人机典型作战剖面示意图。
图3为本发明实施例建立的无人机主被动复合导引斜视飞行阶段示意图。
具体实施方式
现结合实施例、附图对本发明作进一步描述：
一种基于主被动复合导引的无人机抗诱饵航迹控制方法，所述方法包括：
步骤一：无人机在发射前，根据飞行任务进行任务规划，装订目标区域和目标雷达相关参数。
步骤二：无人机在发射后，爬升到指定飞行高度，此时无人机进入到航迹跟踪控制阶段。无人机根据任务规划装订的目标区域信息，选择离目标区域最近的点进行最短路径规划，通过卫星导航/惯性导航/航程推算或者组合导航的方式进行航迹跟踪控制，朝着目标区域方向飞行，使无人机以最省油最快的方式到达目标区域。
步骤三：当无人机距离目标区域越来越近时，可通过卫星导航/惯性导航/航程推算或者组合导航的方式进行距离估算，当距离小于无人机被动导引装置探测和跟踪的作用距离时，无人机转入被动搜索阶段。无人机被动导引装置开机，对目标进行大范围快速搜索。
步骤四：当被动导引装置截获并稳定跟踪到目标(或诱饵)后，无人机转入被动导引跟踪阶段。无人机把跟踪到的目标(或诱饵)视为目标阵地(含真实目标及多个诱饵)中心，被动导引装置测量输出导引信息，从其测量的方位角信息可以判断无人机与目标阵地中心的相对方位关系，无人机利用被动导引信息进行目标导引，利用方位信息进行航向控制，调整机头在对准目标阵地中心方向，航向通道采用直接导引方式，保证无人机能够快速接近目标阵地中心。
步骤五：当无人机距离目标阵地中心小于无人机主动导引装置识别和跟踪的作用距离范围内时，无人机进入到斜视飞行主动搜索阶段。无人机主动导引装置开机，无人机调整机头方向，在对准目标阵地中心方向添加一个斜视角度，保证无人机在快速接近目标阵地的飞行过程中满足斜视条件，为主动导引装置搜索和识别目标创造有利条件。
步骤六：被动导引装置为主动导引装置提供辅助指引，当无人机主动导引装置稳定跟踪到目标以后，无人机进入到斜视飞行主动+被动融合识别跟踪阶段。无人机把主动导引装置和被动导引装置进行数据融合，根据对目标及诱饵的主被动分辨和识别，确定真实目标。
步骤七：当无人机识别目标为真实目标后，无人机转入正视攻击阶段，根据主被动复合导引信息，判断无人机是否满足俯冲攻击条件，如果满足则无人机快速转入俯冲，实施对目标的打击；如果在攻击过程中，主被动复合导引识别到该目标为诱饵且满足拉起条件，则无人机拉起转入步骤六，否则，无人机继续对该目标进行攻击。
实施例1：本实施例提出针对某型攻击型无人机，进行主被动复合导引抗诱饵航迹飞行控制，所述方法包括：
步骤一：无人机在发射前，根据飞行任务进行任务规划，装订目标区域和目标雷达相关参数。
步骤二：无人机在发射后，爬升到指定飞行高度，该无人机飞行高度为2000m，此时无人机进入到航迹跟踪控制阶段。无人机根据任务规划装订的目标区域信息，选择离目标区域最近的点进行最短路径规划，通过卫星导航/惯性导航/航程推算或者组合导航的方式进行航迹跟踪控制，朝着目标区域方向飞行，使无人机以最省油最快的方式到达目标区域。
步骤三：当无人机距离目标区域越来越近时，可通过卫星导航/惯性导航/航程推算或者组合导航的方式进行距离估算，当距离小于无人机被动导引装置探测和跟踪的作用距离，即无人机距离目标区域最近点50km左右时，无人机进入到被动搜索阶段。无人机被动雷达导引头开启搜索工作模式，进行复杂电磁环境侦收，获取战场内有威胁辐射源参数信息，使无人机被动雷达导引头快速搜索目标，并引导无人机飞向目标区域。
步骤四：当无人机被动雷达导引头截获并稳定(伺服天线对准目标)跟踪到目标(或诱饵)后，进入到被动导引跟踪阶段。无人机把跟踪到的目标(或诱饵)视为目标阵地(含真实目标及多个诱饵)中心点T，被动雷达导引头测量输出导引信息，从其测量的方位角信息可以判断无人机与目标阵地中心的相对方位关系，无人机利用被动导引信息进行目标导引，利用方位信息进行航向控制，调整机头在对准目标阵地中心方向，航向通道采用直接导引方式，保证无人机能够快速接近目标阵地中心。
进一步地，在步骤四中，直接导引律形式为ψc＝KcΔσ，其中ψc为无人机侧向控制指令，Kc为侧向导引系数，Δσ为无人机被动导引头侧向视线角。
步骤五：当无人机距离目标阵地中心点T的距离小于无人机主动雷达识别和跟踪的作用距离范围内时，即R<10Km时无人机进入到斜视飞行主动搜索阶段。无人机主动雷达，进行前斜视扫描SAR成像，获取大范围的中等精度SAR图像，从较为复杂的背景中区分雷达阵地与环境，无人机调整机头方向，在对准目标阵地中心方向添加一个斜视角度10°，保证无人机在快速接近目标阵地的飞行过程中满足斜视目标角度>10°的条件，为主动雷达搜索和识别目标创造有利条件，主动雷达进行前斜视扫描SAR成像，获取大范围的中等精度SAR图像，从较为复杂的背景中区分雷达阵地与环境。
步骤六：无人机被动雷达通过超分辨测向分辨出雷达和诱饵，引导主动进行前斜视聚束SAR成像，获取小范围的高精度SAR图像，进行目标识别。主被动信息融合从目标阵地中选择高价值目标(如果仅发现一个目标则选择该目标，如果发现多个目标，则按照任务规划时加载的目标价值特征，从多个目标中选择价值最高的一个目标)。当无人机距离目标3km时，无人机被动雷达进行超分辨测角，无人机主动雷达进行单脉冲跟踪，最终通过主被动融合跟踪目标。
步骤七：当无人机识别目标为真实目标后，无人机转入正视攻击阶段，根据主被动复合导引信息，判断无人机是否满足俯冲攻击条件，如果满足则无人机快速转入俯冲，实施对目标的打击；如果在攻击过程中，主被动复合导引识别到该目标为诱饵且满足拉起条件，则无人机拉起转入步骤六，否则，无人机继续对该目标进行攻击。
Claims (4)
1.一种基于主被动复合导引的无人机抗诱饵航迹控制方法，其特征在于步骤如下：
步骤1：无人机在发射前，根据飞行任务进行任务规划，装订目标区域和目标雷达相关参数；
步骤2：无人机在发射后，爬升到指定飞行高度，此时无人机进入到航迹跟踪控制阶段；无人机根据任务规划装订的目标区域信息，选择离目标区域最近的点进行最短路径规划，通过卫星导航/惯性导航/航程推算或者组合导航的方式进行航迹跟踪控制，朝着目标区域方向飞行，使无人机以最省油最快的方式到达目标区域；
步骤3：当无人机距离目标区域越来越近时，通过卫星导航/惯性导航/航程推算或者组合导航的方式进行距离估算，当距离小于无人机被动导引装置探测和跟踪的作用距离，无人机进入到被动搜索阶段；无人机被动雷达导引头开启搜索工作模式，进行电磁环境侦收，获取战场内有威胁辐射源参数信息，使无人机被动雷达导引头搜索目标，并引导无人机飞向目标区域；
步骤4：当无人机被动雷达导引头截获并跟踪到目标或诱饵后，进入到被动导引跟踪阶段；无人机把跟踪到的目标或诱饵视为目标阵地中心点T，被动雷达导引头测量输出导引信息，从其测量的方位角信息可以判断无人机与目标阵地中心的相对方位关系，无人机利用被动导引信息进行目标导引，利用方位信息进行航向控制，调整机头在对准目标阵地中心方向，航向通道采用直接导引方式，保证无人机能够快速接近目标阵地中心；
步骤5：当无人机距离目标阵地中心点T的距离小于无人机主动雷达识别和跟踪的作用距离范围内时，即R＜10Km时无人机进入到斜视飞行主动搜索阶段；无人机主动雷达，进行前斜视扫描SAR成像，根据扫描SAR成像获取的SAR图像区分雷达阵地与环境，接着，无人机调整机头方向，在对准目标阵地中心方向添加一个斜视角度10°，保证无人机在快速接近目标阵地的飞行过程中满足斜视目标角度>10°的条件，为主动雷达搜索和识别目标创造有利条件；
步骤6：无人机被动雷达通过超分辨测向分辨出雷达和诱饵，引导主动进行前斜视聚束SAR成像，获取小范围的高精度SAR图像，进行目标识别；主被动信息融合从目标阵地中选择高价值目标；当无人机距离目标3km时，无人机被动雷达进行超分辨测角，无人机主动雷达进行单脉冲跟踪，最终通过主被动融合跟踪目标；所述的高价值目标：如果仅发现一个目标则选择该目标，如果发现多个目标，则按照任务规划时加载的目标价值特征，从多个目标中选择价值最高的一个目标；
步骤7：当无人机识别目标为真实目标后，无人机转入正视攻击阶段，根据主被动复合导引信息，判断无人机是否满足俯冲攻击条件，如果满足则无人机快速转入俯冲，实施对目标的打击；如果在攻击过程中，主被动复合导引识别到该目标为诱饵且满足拉起条件，则无人机拉起转入步骤6，否则，无人机继续对该目标进行攻击。
2.根据权利要求1所述的一种基于主被动复合导引的无人机抗诱饵航迹控制方法，其特征在于步骤2中所述的无人机飞行高度为2000m。
3.根据权利要求1所述的一种基于主被动复合导引的无人机抗诱饵航迹控制方法，其特征在于步骤3中即无人机距离目标区域最近点50km左右时，无人机进入到被动搜索阶段。
4.根据权利要求1所述的一种基于主被动复合导引的无人机抗诱饵航迹控制方法，其特征在于所述的步骤4中，直接导引律形式为ψc＝KcΔσ，其中ψc为无人机侧向控制指令，Kc为侧向导引系数，Δσ为无人机被动导引头侧向视线角。
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